Исследователи из Университета Техаса в Далласе разработали портативное устройство для обеспечения безопасности пищевых продуктов, которое, как они надеются, однажды будет использоваться на всех уровнях пищевой промышленности — от перерабатывающих предприятий до домашних кухонь.
Устройство под названием READ FWDx (Rapid Electroanalytic Diagnostic Food Water Diagnosis) предназначено для обнаружения нежелательных пищевых бактерий, таких как кишечная палочка, листерия и сальмонелла. Оно также может обнаруживать распространённые гербициды, включая дихлорид параквата и глифосат, а также химические вещества, например антибиотики.
«У нас так много гаджетов, которые измеряют все параметры нашего организма, такие как частота сердечных сокращений, кровяное давление и уровень сахара в крови, — сказала Шалини Прасад, профессор биоинженерии и биомедицинской инженерии в Университете Техаса в Далласе, которая стала соучредителем компании EnLiSense для коммерциализации устройства и других сенсорных технологий, разработанных в её лаборатории. — Но что у нас есть в контексте нашей пищи?»
Рост числа отзывов о продуктах питания
Исследования проводятся в условиях роста числа отзывов о продуктах питания. По некоторым оценкам, количество отзывов о продуктах питания увеличилось на 15% в период с 2020 по 2024 год. Согласно отчёту, опубликованному в феврале, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США зарегистрировало 241 отзыв и предупреждение о продуктах питания и напитках в 2024 году, что на 8% больше по сравнению с 2023 годом.
Мелани Файерстоун, профессор наук об окружающей среде и здравоохранении в Школе общественного здравоохранения Университета Миннесоты, не участвующая в разработке READ FWDx, объясняет, что отзывы могут происходить по разным причинам. «Каждый раз, когда что-то идёт не так в системе питания, это возможность либо выявить опасности, о которых мы, возможно, не знали или которые ранее не были признаны, — говорит Файерстоун. — Это также позволяет нам начать понимать первопричины и внедрять более эффективные меры профилактики».
Новые технологии для мониторинга пищевых загрязнителей
Технологии, направленные на мониторинг пищевых загрязнителей, существуют уже несколько десятилетий. Традиционные методы включают высокоэффективную жидкостную хроматографию, своего рода сверхмощный фильтр, который разделяет ингредиенты в смеси по одной молекуле за раз; масс-спектрометрию, инструмент, который взвешивает и идентифицирует молекулы на основе их уникальных сигнатур; и иммуноферментный анализ (также известный как ELISA), который использует антитела для определения и измерения конкретных веществ.
Но эти методы требуют специализированного дорогостоящего лабораторного оборудования и не очень портативны, сказал Шрирам Мутукумар, соучредитель EnLiSense.
Ещё одна проблема связана со временем и эффективностью. Поскольку тестирование на биологические объекты, например вирусы или бактерии, требует других методов, чем тестирование на химические вещества, например гербициды, тестирование на оба вида загрязнителей одновременно невозможно, сказала Прасад.
READ FWDx: инновационный подход к обнаружению пищевых загрязнителей
READ FWDx использует адаптивную электрохимическую импедансную спектроскопию. Когда образец — будь то капля воды из очищенных магазинных моркови или жидкость из измельчённого мяса — помещается на датчик, он сканирует все слои образца на наличие загрязняющих веществ.
Чип, считываемый устройством, состоит из 16 датчиков, каждый из которых может обнаруживать несколько загрязнителей. Результаты устройство выдаёт в течение семи минут. Определение того, какие загрязнители тестировать, основано на последних данных Центров по контролю и профилактике заболеваний США.
Лаборатория Прасада опубликовала несколько статей, демонстрирующих производительность и точность READ FWDx. Июньское исследование 2024 года, опубликованное в журнале Biosensors, показало, что портативное устройство может обнаруживать и количественно определять патогенный штамм кишечной палочки, известный как кишечная палочка O157:H7, в течение пяти минут.
В мае в журнале Biosensors было опубликовано исследование, в котором было обнаружено, что READ FWDx может обнаруживать зеараленон, грибковый микотоксин, обнаруженный в заплесневелых зёрнах, таких как кукуруза, пшеница и ячмень.
В будущем Прасад и команда EnLiSense хотели бы, чтобы READ FWDx был доступен для обычных потребителей. Если портативное устройство станет доступным для широкой публики, каждый чип будет одноразовым и будет иметь срок годности до года, чтобы его можно было хранить при комнатной температуре.
В конечном итоге они надеются заинтересовать производителей, коммерческие лаборатории или продуктовые сети READ FWDx в качестве средства для тестирования на месте оказания помощи, когда тестирование проводится на месте, особенно в ситуациях, когда требуется быстрая обработка.